Testes combinados dão medida precisa da expansão do Universo

Pesquisa com a participação do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP aponta que a combinação de quatro testes distintos fornece um valor mais preciso para a constante de Hubble (H0), que mede a taxa de expansão do Universo. Medições anteriores baseadas na observação de diferentes objetos no espaço apresentaram valores diferentes da H0. O trabalho dos professores José Ademir Sales de Lima, do IAG, e João Vital da Cunha Junior, da Universidade Federal do Pará (UFPA), mostrou que os resultados obtidos nos testes são compatíveis com as medições de baixo redshift, em que há pequenas alterações na frequência das ondas de luz observada em corpos celestes como as supernovas.

Combinação de testes fornece um valor mais preciso para a constante de Hubble

Para medir o valor da constante, a partir de observações no Telescópio Espacial Hubble, os estudos dos grupos dos cientistas Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos, em 2011, e Wendy Freedman, do Observatório Carnegie, também nos Estados Unidos, em 2012, utilizaram objetos de baixos redshifts, (supernovas e cefeidas, entre outros), enquanto os grupos dos pesquisadores Gary Hinshaw, da Universidade da Columbia Britânica (Canadá), e Peter Ade, da Universidade de Cardiff (Irlanda), em 2013, trabalharam com observações de redshifts extremamente altos (radiação cósmica de fundo). O redshift, termo em inglês que significa “desvio para o vermelho”, é a alteração na frequência observada das ondas de luz, causada pela velocidade relativa entre o emissor e o observador.

“Quanto mais alto o redshit, maior a distância entre os objetos observados e a nossa galáxia, explica o professor Lima, que participou da pesquisa. “As medições ou determinações de altos e de baixos redshifts são baseadas em observações independentes. A princípio deveriam concordar, mas se não concordam é um problema”, observa.

Uma forma de explicar essa diferença era a ideia da “Bolha de Hubble”, hipótese segundo a qual a galáxia que habitamos se localiza em uma região (bolha) de baixa densidade, bem diferente da média do Universo. “As medidas dos grupos de Riess e de Freedman foram feitas a partir de corpos muito próximos, que estariam dentro da tal bolha de baixa densidade”, diz Lima. “Por isso, esses corpos próximos se afastariam de nós em velocidades maiores que o resto do Universo, fornecendo assim maiores valores de H0“.

Testes Simultâneos
Os professores Lima e Cunha utilizaram quatro testes simultâneos, todos eles baseados em observações de redshift intermediário. Os diferentes testes adotados não incluem dados de cefeidas, supernovas e outros objetos utilizados por Riess ou Freedman, e envolvem medidas de diâmetro angular de aglomerados, idades de objetos velhos, idade diferencial de galáxias e uma assinatura da matéria cósmica normal, que forma os átomos, conhecida como oscilações acústicas dos baryons (BAO).

“Cada um desses testes, individualmente, gera um resultado bastante impreciso e não competitivo ou mesmo não restringe o valor de H0″, diz o professor do IAG. “A pesquisa mostra, sem fazer observações, que um outro conjunto de testes concordam com as medidas de baixos redshifts. E que portanto se existe problema é com as medidas de altos resdshifts. Em particular, a chamada ‘Bolha de Hubble’ não pode explicar a discrepância”.

De acordo com Lima, “os testes combinados atuam em concerto, como diferentes instrumentos de uma orquestra, restringindo extraordinariamente o valor da constante de Hubble”. O pesquisador do IAG ressalta que “a escolha dos quatro tipos de observações se revelou extremamente eficaz para a determinação de H0, o que reforça a crença geral de que apenas por intermédio de uma bateria de testes independentes poderemos conhecer os detalhes do nosso Universo”.

Segundo o professor do IAG, a pesquisa teve custo zero. “O estudo utilizou dados disponíveis na literatura científica mas que nunca foram combinados na forma apresentada no trabalho”. As conclusões dos pesquisadores são detalhadas no artigo A 3% Determination of H0 at Intermediate Redshifts, publicado na edição de fevereiro da revista científica Astrophysical Journal Letters.

Imagem: Wikimedia Commons

Mais informações: email jas.lima@iag.usp.br, com o professor José Ademir Sales de Lima

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